[发明专利]一种乙醇燃料电池阳极催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种乙醇燃料电池阳极催化剂的制备方法，包括如下步骤：S10将一定量的表面活性剂溶于去离子水中获得反应溶剂；S20将前驱体钯盐和前驱体铋盐按照预设摩尔比溶于反应溶剂中，得到电解液；S30裁取一定面积的导电碳布；S40在一定电位，一定时间下，利用计时电流法，将电解液中的钯离子和铋离子电沉积氧化还原到导电碳布上，得到负载Pd_nBi合金纳米颗粒的导电碳布Pd_nBi/CC，Pd_nBi/CC为乙醇燃料电池阳极催化剂。本发明的一种乙醇燃料电池阳极催化剂的制备方法，使用电沉积方法将钯离子和铋离子电沉积氧化还原到导电碳布上，得到乙醇燃料电池阳极催化剂，整体制备方法简单，且易于控制不同尺寸、形状和分布的金属纳米粒子的形核和生长。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种乙醇燃料电池阳极催化剂的制备方法。

背景技术

直接乙醇燃料电池(Direct ethanol fuel cells,DEFCs)是将乙醇液体燃料的化学能直接转变成电能的电化学反应装置。为了得到理想的电池性能，目前多采用Pt基电催化剂。但是，Pt的自然储量有限，而且由于工业上的广泛应用，其价格越来越昂贵。降低Pt用量的最好办法是寻找替代材料，这不仅能减少燃料电池对Pt的依赖性，而且能降低成本从而促进DEFC的商业化进程。钯不仅价格比铂低廉，储量相对丰富，而且在低温燃料电池、电解和传感器等电化学领域显示了独特的性能，使得其有望成为铂的替用材料。

然而从燃料电池的角度考虑，价格并不是Pd能替代Pt的主要原因。其真正的吸引力在于Pd在碱性环境中，具有优于Pt基电催化剂的性能，但是，在碱性环境中，阳极和阴极均能使用非Pt催化剂，如果对Pd进行掺杂或修饰使之活性增加，且能稳定地催化醇类氧化，将极大地推动该类催化剂在直接乙醇醇燃料电池中应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种乙醇燃料电池阳极催化剂的制备方法，使用电沉积方法将钯离子和铋离子电沉积氧化还原到导电碳布上，得到负载Pd_nBi合金纳米颗粒的导电碳布Pd_nBi/CC，Pd_nBi/CC即乙醇燃料电池阳极催化剂，整体制备方法简单，且易于控制不同尺寸、形状和分布的金属纳米粒子的形核和生长。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：

一种乙醇燃料电池阳极催化剂的制备方法，包括如下步骤：S10将一定量的表面活性剂溶于去离子水中获得反应溶剂；S20将前驱体钯盐和前驱体铋盐按照预设摩尔比溶于反应溶剂中，得到电解液；S30裁取一定面积的导电碳布；S40在一定电位，一定时间下，利用计时电流法，将电解液中的钯离子和铋离子电沉积氧化还原到导电碳布上，得到负载Pd_nBi合金纳米颗粒的导电碳布即Pd_nBi/carbon cloth(Pd_nBi/CC)，Pd_nBi/CC为乙醇燃料电池阳极催化剂，其中n为[0.5,10]。

进一步地，表面活性剂为乙二胺四乙酸(EDTA)，反应溶剂中EDTA的浓度不小于0.5mol/L。

进一步地，电解液中钯离子的浓度为0.02-0.08mol/L，铋离子的浓度为0.02-0.08mol/L。

进一步地，电解液中钯离子与铋离子的摩尔比为(0.5-10):1。

进一步地，前驱体钯盐为氯钯酸或氯亚钯酸钾中的至少一种。

进一步地，前驱体铋盐为新十二酸铋或五水硝酸铋中的至少一种。

进一步地，步骤S40中电沉积所需固定电位为-0.297V，电沉积所需时间为100-5000s。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：